英特尔32纳米制程技术简介
英特尔推出了采用第二代高k+金属栅极晶体管的32纳米制程技术,该制程技术以大获成功的45纳米制程技术为基础。目前的45纳米制程技术成就了英特尔全新的酷睿™微架构(Nehalem)以及英特尔®酷睿™i7处理器。
采用高k+金属栅极的45纳米制程技术取得巨大成功之后,英特尔再接再厉推出了采用第二代高k+金属栅极的32纳米制程技术,目前已接近量产。这种新制程技术将用来制造英特尔®Nehalem微体系架构的32纳米版本-Westmere。基于Westmere的产品将应用于以下细分市场:移动设备、笔记本电脑、台式机和服务器。英特尔是首家演示了可正常运行的32纳米处理器的公司,目前正在有条不紊地实现其称为“Tick-Tock模式”的新产品创新节奏,即每隔一年交替推出新一代的先进制程技术和处理器微体系架构。
要理解32纳米的重要性,必须先了解45纳米制程技术和高k +金属栅极晶体管:
要了解32纳米制程技术的重要性,我们需要先了解2007年推出的45纳米制程技术。英特尔内部将45纳米制程称为P1266。正是依靠这种制程,英特尔推出了高性能的英特尔® Nehalem微体系架构并且取得了巨大成功。 P1266是首次采用高k+金属栅极晶体管的制程,这一技术性的突破既能提高晶体管的性能,又能减少电流的泄露。在推出P1266制程技术时,英特尔就承诺快速将45纳米技术投入实际的量产阶段。英特尔兑现了其诺言,目前它是唯一一家把高k +金属栅极晶体管的45纳米制程投入量产的公司。
事实上,将45 纳米制程投入量产的速度之快是英特尔历史上前所未有的。45纳米处理器在第一年的单位产量已经达到65纳米制程技术同期产量的两倍。现在,45纳米制程已应用于多个细分计算产品的制造过程。 英特尔® 凌动™单核处理器、 英特尔® 酷睿™2 双核处理器、英特尔®酷睿™ i7处理器,甚至英特尔® 至强®六核处理器在制造时均采用了45纳米制程。
采用第二代高k +金属栅极晶体管的32纳米制程技术,英特尔取得又一次飞跃。
32纳米制程技术的基础是第二代高k+金属栅极晶体管。英特尔对第一代高k+金属栅极晶体管进行了众多改进。 在45纳米制程中,高k电介质的等效氧化层厚度为1.0纳米。而在32纳米制程中,此氧化层的厚度仅为0.9纳米,而栅极长度则缩短为30纳米。
晶体管的栅极间距每两年缩小0.7倍——32纳米制程采用了业内最紧凑的栅极间距。32纳米制程采用了与英特尔45纳米制程一样的置换金属栅极工艺流程,这样有利于英特尔充分利用现有的成功工艺。这些改进对于缩小集成电路(IC)尺寸、提高晶体管的性能至关重要。采用高k+金属栅极晶体管的32纳米制程技术可以帮助设计人员同时优化电路的尺寸和性能。
由于氧化层厚度减小,栅极长度缩短,晶体管的性能提高了22%以上。这些晶体管的驱动电流和栅极长度创造了业内最佳纪录。此外,漏电电流也得到了优化。与45纳米制程相比,NMOS晶体管的漏电量减少5倍多,PMOS晶体管的漏电量则减少10倍以上。由于上述改进,电路的尺寸和性能均可得到显著优化。除此之外,32纳米还采用了第四代应变硅技术,用于提高晶体管的性能——这样一来,英特尔便可争取更多的时间和机会进行更多技术创新。
32纳米SRAM测试芯片证明了该制程以及摩尔定律的正确性。
2007年9月首次亮相的32纳米SRAM测试芯片不仅证明了32纳米制程的正确性,而且证明了摩尔定律的正确性。利用32纳米技术,英特尔能够将SRAM存储单元的尺寸从45纳米制程技术下的0.346平方微米缩小到的0.171平方微米。
回顾之前采用的制程技术,英特尔延续了每两年将晶体管尺寸(例如,使晶体管密度翻倍的能力)缩小50%的发展趋势。该测试芯片的尺寸和复杂程度也证明了这种制程技术的正确性。该测试芯片集成度高(超过19亿个晶体管)、密度大(291Mbit)、速度快(4GHz运行),而且,作为一款出色的工具(测试芯片),它证实了提高产量的可行性、性能、可靠性,从而为生产32纳米处理器产品做好充分准备。
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